Java并发编程之线程池

线程是一种稀缺的资源，如果对于每一个任务都来创建一个新的线程来处理，不仅会消耗系统的资源，还会是降低系统的稳定性。使用线程池能够统一的对线程分配与管理。

——-类结构图



1-在接口Executor中，只有一个

void execute(Runnable command)

方法

2-ThreadPoolExecutor，多线程的核心类。

3-ScheduledThreadPoolExecutor,继承自ThreadPoolExecutor,增加了任务调度的方法，比Timer更加的强大。

线程池的实现原理

试想，对于一个任务被加到了线程池中，线程池会怎么的来处理这个任务？

下面是ThreadPoolExecutor线程池处理任务的流程：



任务提交线程池

1）首先会先判断核心线程池中的线程是否都处于工作的状态，如果不是，即当前线程数小于核心线程数corePoolSize，则直接创建线程，执行任务。否则，执行下一步

2）加入到阻塞队列的时候，判断队列时候已满， 否，则把任务加到队列，如果是，则执行下一步。

3）判断整个线程池是否已满，否，则创建线程，执行任务，如果是，则进行相关的策略处理（rejectedExecution）；

ThreadPoolExecutor的执行示意图：



ThreadPoolExecutor的execute方法源码

public void execute(Runnable command) {
//任务为空
if (command == null)
throw new NullPointerException();
/*
* Proceed in 3 steps:
*
* 1. If fewer than corePoolSize threads are running, try to
* start a new thread with the given command as its first
* task.  The call to addWorker atomically checks runState and
* workerCount, and so prevents false alarms that would add
* threads when it shouldn't, by returning false.
*
* 2. If a task can be successfully queued, then we still need
* to double-check whether we should have added a thread
* (because existing ones died since last checking) or that
* the pool shut down since entry into this method. So we
* recheck state and if necessary roll back the enqueuing if
* stopped, or start a new thread if there are none.
*
* 3. If we cannot queue task, then we try to add a new
* thread.  If it fails, we know we are shut down or saturated
* and so reject the task.
*/
int c = ctl.get();
if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
//小于核心线程数,直接创建线程，执行任务
if (addWorker(command, true))
return;
c = ctl.get();
}
//线程的运行状态以及提交到阻塞队列中
if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
int recheck = ctl.get();
if (! isRunning(recheck) && remove(command))
reject(command);
//阻塞队列为SysnchronousQueue
else if (workerCountOf(recheck) == 0)
addWorker(null, false);
}
else if (!addWorker(command, false))
reject(command);
}

ThreadPoolExecutor的创建

直接new ThreadPoolExecutor创建的时候，需要注意参数的含义：

public ThreadPoolExecutor( int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
}

corePoolSize：核心线程的数目,即线程池中的基本的线程数。

maximumPoolSize：线程池允许的最大的线程数

keepAliveTime：当线程处于空闲状态的时候，超过这个时间，线程将会终止

unit：存活时间的单位。

workQueue：阻塞队列，

有ArrayBlockingQueue：一个基于数组的有界队列

LinkedBlockingQueue：一个基于链表的有界队列,静态方法有Executors.newFixedThreadPool();

SysnchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列，静态方法有Executors.newCachedThreadPool();

priorityBlockingQueue:一个具有优先级的无阻塞队列。

Executors.defaultThreadFactory:默认创建线程的工厂

defaultHandler：策略处理方法，如果线程池处于饱和的状态，则进行相应的策略处理：

AbortPolicy:直接抛出异常（默认）

CallerRunsPolicy:只用调用者所用的线程来处理

DisCardOldestPolicy:丢弃队列中的最近一个任务，执行当前任务

DiscardPoilcy:不处理，直接丢掉。

通过Executors创建线程池

1)创建一个大小固定的线程池

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

corePoolSize=maximumPoolSize=nThread,即核心线程池的数即使最大的线程数目。

keepAliveTime=0L：多余的空余线程会被立即终止

示意图如下：



步骤一：当前运行的线程数小于corePoolSize，创建线程，直接执行。否则，执行下面操作。

步骤二：LinkedBlockingQueue加入任务

步骤三：执行完步骤一的任务后，循环从LinkedBlockingQueue中加入任务

2）创建只有单个线程的线程池

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
return new FinalizableDelegatedExecutorService
(new ThreadPoolExecutor(1, 1,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

corePoolSize=maximumPoolSize=1,线程池中只能有一个线程。

示意图如下：



步骤一：当前运行的线程数小于corePoolSize（即没有运行的线程时），创建线程，直接执行。否则，执行下面操作。

步骤二：LinkedBlockingQueue加入任务

步骤三：执行完步骤一的任务后，循环从LinkedBlockingQueue中加入任务

3）创建CachedThreadPool线程池

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
60L, TimeUnit.SECONDS,
new SynchronousQueue<Runnable>());
}

核心线程数目为0

keepAliveTime=60L 空闲线程60之后将会被终止

示意图如下：



只有线程通过offer提交一个任务，而线程池执行poll操作的时候，匹配成功。

如果线程池中没有线程，则会创建一个线程执行任务。

Java并发编程之volatile解析